8 Тақырып. Энергожүйелері режимдерімен басқару (2 сағат).

Қазіргі заман энергетикасының дамуындағы ірі энергобірлестіктерді басқарудың маңызы зор. Осыған дәлел электр жеткізуді орталықтандыру және генераторлық қуатты концентрациялау, энергобірлестіктер құрылымы, энергетиканың мемлекеттік және бүкіл дүние жүзінің энергия қорларына бағыныштылығы, мемлекеттің дамуымен тығыз байланыстылығы. Қазіргі энергобірлестіктердің басты мақсаты энергияны сенімді түрде жеткізу. Уақытша иерархиялық басқару және территориялық белгі сенімділіктің басты белгілері. Осы белгілерді орындамаған жағдайда ірі аварияларға әкеп соқтырады. Осылармен энергобірлестіктердің өміршеңдігі айқындалады. Энергожүйені бірлестіруде, оның теріс жақтары да шығарылады. Көп элементтердің бір-бірімен тығыз байланыстылығы көп аварияларға әкеп соқтырады, өйткені бір элемент істен шықса, басқаларының жұмыс қарқыны бұзылады. Бұл жағдай энергия жеткізуді бәсеңдетеді. Мұндай авариялар энергожүйеде көп кездеседі және ауыр жағдайларға әкеліп соқтырады. Өміршеңдігі төмен энергожүйеде мұндай авариялар жиі болады, мысалы: АҚШ-тың Солтүстік-шығыс штаттарында (1965-77 ж.ж.), Францияда (1978 ж.), Канадада (1982) және Швецияда (1983 ж.). Бұл каскадты авариялар мемлекет экономикасына өте ауыр әсер етеді, келген шығын миллиондаған долларлармен есептеледі. Бұл апаттардың негізгі себебі, апатқа қарсы, басқару қызметінің нашарлығынан болады.

Ірі энергобірлестіктердің салынуы керек пе, олардың параллельдік жұмысын дамыту керек пе? деген сұрақ туындайды. Көп мамандардың жауабы бірдей: жетістігі зор, ол электроэнергетиканың дамуымен айқындалады.

Қазіргі уақытта басқару – бұл кәсіптің ерекше бір аумағы. Техникалық революция ХХ ғасыр ортасында көбіне жаңадан әдістерді құру мен ақпаратты өңдеу және басқару құралдарымен байланысқан.

Энергожүйелер үлкен территорияларды алып жатқан күрделі құру, абайсызда олармен басқару мәселесін шешуін жаңа жүйелердегі жетістік пен тапсырмаларда басқару, ақпаратты өңдеу және басқару арқасында ғана қол жеткізді.

Бұған байланысты көптеген дамыған мемлекеттерде дағдарысқа қарсы басқаруға байланысты ЭЕМ жүйелері бойынша үлкен жұмыс жүргізіледі.

Үлкен энергия жиынының басқару мақсаты (мемлекеттерде дағдарысқа қарсы) барлық құру кезеңдерінде нақты белгілерінің құрылымының есебі мен дамуын және жүйеленуінде барлық элементтрдің мінездемесін жай жұмыстың тәртібі мен ықтималдылығы дағдарысын іске асыру. Бұның мәні энергожиынның дамуының басқару кезеңінен басталатын үрдісін белгілейді. Осы кезеңде басқару объектілері сияқты жиындарды терең басқару қажет және осылардың қалыптасуына әсер ететін факторлар (энергия көздерінің орналасуы, олардың техникалық-экономикалық мінездемелері, сұраныс орталықтарының жойылуы). Бұл кезеңде жабдықтардың мінездемесінің өзгеруінің бағыты және жаңа жүйелерді басқару құралы есепке алынуы қажет.

Энергожүйелердің дамуын басқару көп мерзімдік жоспарлы тәртіпсіз мүмкін емес. Мұндай жоспар жанармай ресурстарының, гидроресурстарының, қолдану шарттарының электр станциялармен желілердің жұмыс тәртібін енгізеді.

Энергия жиыны жұмысының автоматты басқаруы, әсіресе, дағдарысқа қарсы автоматика кіретін арнайы құралдармен іске асады.

Әр түрлі болатын дағдарысты есепке ала отырып, тұтынушылардың электрмен қамтамасыз етудегі максималды үнемдеуі электро-энергиядағы басқарудың негізгі мақсаты болып табылады.

Барлық дамыған елдерде көп қадамды сызба бойынша энергетика оперативті-диспечері басқарылады.

Ұлттық энергожиыны ұлттандырылған энергетикамен сипатталатын бірыңғай тиімді иерархиялық жүйесін жоспарлау режимдері және оперативті-диспечерлік басқару жоғары органмен болады. Мемлекеттік (Орталық) диспечерлік басқару (ОДБ) немесе Ұлттық диспечерлік орталық (ҰДО).

Жеке меншік энергетикасы басым елдерде бірыңғай ұлттық энергетиканы басқару жүйесі және ҰДО жоқ.

Энергокомпаниялардың арасындағы техникалық келісім және концентраты міндеттерге байланысты. Оперативті персонал мен диспечерлік басқарылады.

Алайда, энергетиканың өрбуіне байланысты ұлттық энергожүйелерінің, оның ішінде энергетика және жеке меншік компаниялардың қарамағында оперативті диспечерлік басқару орталықтандыру тенденцияларында көп мөлшерде көрінеді. Орталықтан басқару энергетика өнімнің тиімділігін көтеруіне , осы өнімге қажет энергия ресурстарымен қамтамасыз етуіне қатысады. сонымен қатар, орталық басқару ұлттық энергия мүшелерінде кей жағдайларда мемлекетаралық бірігуінде энергожүйенің қосылуымен белгіленеді.

Негізгі этаптарға сәйкес энергияның дамуы шұғыл диспетчерлік басқарманың иерархиялық жүйесі энергиялық жүйемен қалыптасқан: энергиялық жүйенің жарыққа шығу диспетчерлік қызмет ұйымы; ОДУ-дың құрылуына себеп болған энергия бірлестік білімі; БЭЖ параллельдік жұмысының қосылуына жоғарғы органнан диспетчерлік басқарма жүйесі ОДБ қажет.

Бір этаптан басқа бір этапқа өту кезінде объект басқармасы кілт қиындайды, режимнің жаңа өзгешелігі ерекше тауқымет және міндет пайда болады. Бұл ғылыми-зерттеу саласында режим басқармасының дамуына, оперативті басқарманың жаңа құралын шығаруды мүлтіксіз есеп құралын жоспарлау және талдау режимін астам қолдануды, автоматты басқармасы деңгейдің жоғарлауының қалыптылығын және энергия жүйесінде авариялық процесті қажет етеді.

Құрылған негізгі диспетчерлік басқарма жүйесінің энергиялық қаруланушылығына келесі принциптер жатады:

• шұғыл–диспетчерлі басқарма жүйесінің шегі және энергиялық жүйе басшылығының әкімшіл-шаруашылығынан тәуелсіз әрекет диспетчерлік басқарма жүйесінің жалпы шаруашылығын қамтамасыз ету;

• иерархиялық, құрылыс жүйесін тікелей бағынумен арнайы оперативті кезекші әрбір арнайы сатыға иерархияның аса жоғары сатысы;

• көрсетудің барлық арнайы сатысы әрбір максималды оперативті аса жоғары сатының оперативті басшының араласуын қажет етпейтін функцияның өз алдымен орындалуы;

• қатаң диспетчерлік тәртіп.

Режим енгізудің негізгі ұстанымы шұғыл басқару кезінде әрбір ең төмен бөлік болып режимнің бағынуы талабымен ең жоғарғы бөлім режимін қамтамасыз етеді. Осылай, әрбір агрегат режимі электр станция режимінің талабымен, электр станция режимі – энергия жүйесінің режимі талабымен, энергия жүйесі – ОЭЖ талабымен бағынған.

Үлкен қуатты энергобірлестік режимін жоспарлау шешу үшін үлкен көлемді мәліметті қажет ететін аяқ асты қиын міндет болып табылады. Мұндай міндеттің шешуі энергобірлестік үшін, жалпы және бір уақытта ұзақ мерзім үшін, сонымен қатар осы кезеңнің жақын уақыты үшін, есеп модельдерінің қиындығы және қажет ақпараттың үлкен көлемі үшін мүмкін емес болып табылады. Сондықтан аумақтық, мерзімдік және функционалды аспектідегі жоспарлау міндеттерін бөлу іске асырылады.

Жоспарлау режимінде ұзақ мерзімді жоспарлау және қысқа мерзімді жоспарлау деп бөлінеді.

Міндеттің қысқа мерзімді және ұзақ мерзімді кезеңдеріне бөлінуі барлық елдердің энерго бірлестіктері үшін сипатты. Сонымен қатар, әр елдерде басқару міндетінің уақытша иерархиясында генерациялық қуат құрамы мен энергетиканы басқару құрылымына тәуелді айырмашылықтар бар. Жоспарлау режимдерінің уақытша деңгейлері келесілер болуы мүмкін:

• ұзақ мерзімді (1-2 жылға) – мерзімдік басқарумен ЖЭС су қоймасын қолдану есебінің шешімі;

• орта мерзімді (1-6 айға) – су қоймасының жұмыс жоспарын түзету бойынша есептің шешуі;

• қысқа мерзімді (күндер, апталар) – аз көлемді ГЭС су қоймаларын қолдану.

Жедел жоспарлаудың уақытша деңгейінде басқарудың ұзақ циклінде гидроэнергетикалық қор пайдалану оптимизациясы, негізгі құралдың айлық және жылдық жоспарлау режимі; сонымен қатар режим энергожүйенің алдағы сипатты жұмыс кезеңі үшін және сызба жасаумен байланысты көптеген міндеттер, оның ішінде міндеттер сенімділікпен қамту бойынша: энергожүйенің тұрақты параллельді жұмысын зерттеу, ҚТ тогының есебі, ағымды және автоматты қорғаныс құралдарын орнату таңдауы шешіледі.

Қазіргі уақытша жағдайдағы міндеттерді шешу барысына диспетчерлік жұмыста автоматтандырылған құралдарды пайдалана отырып, осыған байланысты ережесін өңдеп енгізу қажет.

Көп уақыттан келе жатқан энергожүйенің дамуы ұлттық мемлекеттерде кең өөрісін таба, энергетиканы пайдалануда, сонымен қатар жеке меншік иелері де энергетиканы қолдануда.

АҚШ-та энерго бірлестік пен энерго компанияларда энергетиканы жоспарлау бағдарламасы ұзақ мерзімге созылады. Жылда жоспарлау мерзімі бір жылға ерте жобаланады. Басқа жағдайларда келесілер анықталады: электр энергияны пайдаланудың өсуімен максимум жүктемесі, қуатты қосу, негізгі электрлі желілерді дамыту, басты ғылыми-зерттеу және жобалау жұмыстарын өңдеу.

Тұрақты жұмыс режимі деп электр энергияның сапасы мен электрожабжықтар сенімді болған жағдайда, талапқа сай дұрыс қызмет жасалады.

Қалыпты режимдегі басқарма функциясының негізіне:

• электр энергия сапасы мен талапқа сай сенімділігінің арқасында, тиімді етіп қамтамасыздандырылғанда, дұрыс жоспарланып, ешқандай ауытқу режимі болмағанда, тәілікті режиммен реттеліп отыруы қажет;

• өндірістің шұғыл түрде ауысуы;

• жөндеу жұмыстарынан өткеннен кейін резервте тұрған құрылғыларды жұмысқа енгізу;

• энергожүйе жұмысы туралы ақпаратттарды жинау және құжаттарды өңдеу, жинақтау.

Бұл функциялар автоматтандырылған басқарма және персоналдармен жұмыс жасайтын құрылғылардың көмегімен жасалады. Шұғыл персонал жұмыс істеу процесінде қажет болған жағдайда автоматтандырылған басқарма құралдар параметрлерін, оларды қалыпты және авариялық режимде өзгертуге құқылы. Айтылған функцияларды орындау басқарма режимдеріндегі кешенді міндеттеріне желінің кестесі – бұл құрылғының құрамына қосылып беріліп отыр.

Режимді басқару кешенінің міндеттеріне келесі үш топты айтуға болады:

• басқарма режимі энергожүйесінің сенімділігін қамтамасыздандырады;

• электр энергия сапасының жиілігі бойынша энергетика режимін тиімді етіп қамтамасыз ету;

• басқарма қысымы мен реактивті күш-қуатты тиімді түрде қамтамасыз ету үшін – электроэнергетиканың нормативті сапасына сай болуы қажет.

Жалпы айтқанда шұғыл басқарма процесі келесі фазарларды өзіне қосады; энергетика жүйесін басқару барысын түгендеу, ағымдық жағдайға бақылау жасау, перспектива жағдайында баға беру, өзін-өзі басқару (жеке меншік) ( желі сызбасының өзгеруі және қосылған құрылғы құрамы, режим параметрлерін реттеу ) және ретроперспективті түрде талдау.

Энергожүйені дұрыс бақару режимінде келесі талап бойынша қамтамасыз етіледі:

• апат режимінен кейінгі мүмкіндіктер мен элементтердің термо шыдамды элементтерінің желісі;

• талап қойылған (нормативті) жүктеме торабындағы күшті реттеу, есептеу барысындағы бір қалыптылық (нормативті).

Энергожүйесінің сенімділік дәрежесіндегі қажетті мақсаттағы режимде басқару:

• ағымдағы режим параметрлеріне бақылау (тараптарындағы негізгі қуат пен қысымнынң ағымы) және оларға шара қолданып қалпына келтіру;

• ағымдағы режим параметрлеріне бақылау (тараптарындағы негізгі қуат пен қысымнынң ағымы) және оларға шара қолданып қалпына келтіру;

• болатын жөндеу жұмыстарына баға беру және авариялық жағдайдың болу мүмкіндіктері және оларды шешу, қажет болған жағдайда режимге түзетулер енгізу шараларын енгізу, сонымен қатар құрылғы құрамындағы сызба желісінің өзгеруі;

• электр беруші сызба қуатының ағымын автоматтандыру;

• белсенді қуат резервін қолдау.

Ағымдық режимдегі сызбалар мен параметрлер бақылауын оперативті персонал диспетчерлік пунктерде орналасқан ақпаратты көрсету приборлар мен басқа да құралдар арқылы, мелемеханика көмегімен берілетін құралдар арқылы жүзеге асырады. Мұнда басты рольді персоналға қажет ақпаратты беру мен режим параметрлерінің автоматтық бақылауын іске асыратын АЕЖ атқарады. Автоматтық бақылау үшін ЭВМ-ге сақтылықты қамтамасыз ету шарттары бойынша параметрлерді өзгерту мүмкіндіктерінің мөлшері туралы мәліметтер енгізіледі (электр берудің жеке желілері бойынша берілетін активті күштілік мөлшері, энергожүйедегі жиілік және т.б.).

ЭЕМ-ны қолданудың ерекше ыңғайлығы, мұнда жеке параметрлердің, сондай-ақ өлшенбейтін, ЭЕМ -мен құрылатын параметрлерді бақылау арқылы анықталады: бақыланатын қуатты реттейтін суммарлық мағыналар, электрберу желісіндегі бұрыштың есептік мағыналары және т.б. ЭВМ көмегімен оперативті персоналдың тапсырмасы бойынша болатын жөндеу жұмысы режимінің ағымын анықтауы жүргізілуі мүмкін.

Жиілік пен активті қуатты бақылау өз мақсаты ретінде электр энергияның сапасын қамтамасыз етуді, режимді үнемдеуді сенімді алады.

Энергожүйенің қалыпты жұмыс режимінде жиіліктің ауытқуы, оң,теріс 1 Гц дейін барады және энергожүйенің уақытша жұмысының жиілігінің ауытқуы 0,2 Гц-қа дейін болуы мүмкін. Жиіліктің тең ауытқуы 0,2 Гц-тен аспау керек, мұнда жиілік ауытқуы деген мағынада оның сек. 0,2 Гц жылдамдықпен болатын өзгерісі алынып тұр.

Қуат бойынша режимнің негізіне активті жүктің жоспарлы және жоспарлы емес бақылау принципі санған. Осы принципке сәйкес белсенді жүктің жоспарлы өзгерістері әрбір электр станциясына тәуліктік графикалық қуатты беру негізінде жүзеге асады, олар автоматты түрде агрегаттардың активтік қуатын топтың бақылау арқылы немесе қолдан дистанциондық басқару құралдары мен кезекші персонал арқылы іске асады. Жиілік ен айырбас қуатын басқару, сондай-ақ қуаттың жүйеаралық және қуатты жүктелген жүйе ішіндегі байланыстарының шектелуі (жиілік пен қуатты автоматты басқару) ЖҚАБ жүйесімен қамтамасыз етіледі, бұл жүйе белгіленген басқару электр станцияларына жоспармен емес активті жүк өзгерістерін тарату арқылы жүзеге асады. Жоспарлы емес қуатты басқарушы электр станциялар арасында анықтау электр станцияның экономикалық факторлары мен технологиялық ерекшеліктері арқылы іске асырылады.

Энергия көлемі 5-10 пайыз қуатына сәйкес, электр станция диапазон реттеуінің жүктемесі белсенді түрде өзгеріп отырады. Батыс Европа елдеріндегі энергожүйенің қуатын реттеу мемлекетаралық байланысқа сай.

АҚШ-та басқару практикасы жиілік және белсенді режим қуатына сәйкес жасалып отырады.

Бірақ бір талап бар, ол талап жалпы жүйеде жұмыс істейтін энергокомпанияларға арналған – бұл компаниялар автоматты түрде қуатты тұрақтандырып, бір-бірімен жүйелік қатынаста болып, яғни АРИН жүйесіне қатысу.

Энергокомпания картельді келісімге кіргенде, оның басты қызметі белсенді қуатты автоматты түрде жүргізу осы келісімге ауысады. Көп жағдайда сыртқы токтандыру тұрақтандырылады. Ал ішкі бірлестікте, ішкі электр байланыстары қалыпты жағдайда болғанда, жұмыстар тәуелсіз токтандыруда жүргізіледі. Міндетті токтандыруды автоматты түрде тұрақтандыру, тұрақтандыру техникасының дамуына түрткі болды және құрылымы дамыды. Бүкіл ҚЖАР жүйесі орталықтандырылып салына бастады.

ҚЖАР негізгі қызметі токтандырудың белсенді қуатын байланыс желілері арқылы өлшемдерін шығару, осы өлшемдердің негізінде «ауданның тұрақты ауытқуы» және өзгерген қуатты экономикалық тұрғыдан тиімді генераторлық көздерге бөлу. Қуатты осылай бөлу басқару командалары арқылы немесе электр станция агрегаттары арқылы немесе иерархиялық құрылым арқылы, орталық басқару энергокомпаниялары және энергобірлестіктер арқылы жүргізіледі.

Электр жүйесінде кернеу мен реактивті қуатқа қойылатын басты (негізгі) талап электр жабдықтарында тұрақты кернеуді ұстау, электр энергияның сапасына, нормативіне сәйкес және экономикалық режимді қамтамасыз ету.

Қабылдағыштың электр энергиясының сапа көрсеткіштері, үшфазалық токтың электр жүйесінен қуат алады, кернеу ауытқиды, өзгереді, кернеудің синустық емес көрсеткіші, кернеудің симметриялық емес коэфициенті.

Отандық стандарт бойынша электр қабылдағыштардың кернеуінің ауытқуының келесі шектері бар.

• жұмыстық жарықтандыру, кәсіпорындарда және қоғамдық орындарда, бұл жерлерде көру кернеуі +5%-дан -2,5%-ға дейін;

• электр қозғалтқыштар мен аппараттарды іске қосу үшін +10%-дан-5% дейін;

• қалған қабылдағыштар үшін +5%-5% дейін.

Электр жүйесінің міндетті белсенді және реактивті қуаттардың және электр энергиясының сапасы және сенімділігі. Жай практикалық жағдайда комплектік міндет екіге бөлінеді.

Бірінші міндетте белсенді қуатты сақтау (энергия жоғалуын есепке алғанда), номиналды жиілікті сақтағанда және сенімділік талабына сәйкес болғанда – жүйені тиімді етуде энергияның сапасын, энергия жоғалуының минимумын ескеру керек. Осы жағдайда жүйені оптимизациялау белсенді қуатты бөлу арқылы жүргізіледі, ал белсенді қуат өз жағдайында реактивті қуатқа әсер етеді.

Электр жүйесін тиімді етудің негізгі міндеті уақытша жағдайды ұзақ уақытқа кернеу графигін жоспарлау (күндерге: жұмыс күні, демалыс күні) (айға, тоқсанға) және реактивті қуат көздерін дұрыс пайдалану, кернеу аппараттарын тұрақтандыру.

Негізгі тұрақтандыру параметрлері бақылау нүктелердегі кернеу. Бұл нүктелердегі кернеу жедел топтар арқылы тұрақтандырылады, күнделікті кернеу графигіне сәйкес.

Бақылау нүктелері ретінде энергияны тұтынатын электр жүйелерінің пунктері таңдалады – электр станцияның генераторлық кернеу шиналары, олардан жергілікті орындар тұтынылады, - подстанцияның кернеулік шиналары, тұтынушылар мен энергожүйенің түйіскен орындары, негізгі жүйе пунктері, кернеуді тұрақтандыру бөлу жүйесінің экономикалық тәртібіне сәйкес болу керек.

Электр энергиясының сапа талаптарын бөлу жүйесінде қатал сақталады, тұтыну жүйесіне қарағанда; тұтыну жүйесінің аумағы, осы талаптар орындалған жағдайда, басқару жүйесі экономикаға бағынышты болады.

Кернеуді және реактивті қуатты автоматты түрде басқару деорталықтандырылған аппартаттарды кең көлемде қолдануды талап етеді: генераторлар қоздыруда қолданылатын автоматты тұрақтандырғыш және синхронды компенсатор, автоматты түрде басқаратын аппараттар, кернеуді тұрақтандырғыш, төмендету трасформаторлар, батареяларды автоматты өшіру және қосу компенсаторлары т.б.

Кернеудің тұрақтандыру функциясы жедел топ пен территориялық басқару иерархиясының арасында бөлінген. Жедел топ (төменгі) өз басқаруында реактивті қуатты, электр станциялардың шиналарының кернеуін, бақылау нүктелердегі бөлу жүйесін қолданады. Ал жоғарғы топ кернеуді тұрақтантырады, негізгі жүйенің жұмысын реттейді, керек жағдайда кернеу кестесін реттейді.

Тұтынушылардың тұрақтандыру жұмыстары жыл сайын министрлік және водомстволық кестелерді, ірі мекемелерде жүргізіледі. Электр энергиясының шығынын азайту үшін мекемелер міндеттер қояды, оларға сай мекеме басшылары әр түрлі талаптар қояды (техникалық), бұл талаптар электр энергиясын үнемдеу үшін керек. Тұтыну қуатының максимумын төмендету үшін мекеме энергия жүйесімен бірігіп, әр түрлі шаралар өткізеді; бөлек алғандағы электр аппараттарын сөндіру (уақытша), түнгі уақытта максимум көтеру.

Жүйеге күш түсіруді басқару үшін максимумды төмендету, электр кестесін қалыптандыру шет елдерде кең қолданылады. Осы әдіске жататындар:

• көп салалы тарифты енгізу; тұтыну кестесін қалыпқа келтіру;

• шартта жеке тұтынушыларға арнап арнайы бап енгізу (электр энергиясын хабарлап өшіру);

• күш түсіруді азайту үшін тұтыну орталықтарында кернеуді төмендету;

• диспечерлік пунктер арқылы күш түсіруді оперативті сөндіру